细胞中的糖类和脂质
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教学目的 |
1.概述糖类的种类和作用。
2.举例说出脂质的种类和作用。
3.说明生物大分子以碳链为骨架。 |
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教学难点 |
1、多糖的种类。
2、生物大分子以碳链为骨架。 |
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知识重点 |
1、糖类的种类和作用。
2、生物大分子以碳链为骨架。 |
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教学目标
的确定 |
1、细胞中的糖类——属于了理解水平，概述糖类的种类和作用。从学生熟悉的生活事例引入，展开内容的学习，并注意与人体健康相联系，让学生感受糖类对于生命的重要
2、细胞中的脂质——属于了解水平。要能举例说明。脂质的内容时也应多联系生活实际
3、生物大分子以碳链为骨架——属于了解水平，本节最后以“生物大分子以碳链的骨架”作小结，突出碳元素和碳链在组成生物大分子中的重要作用。 |
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教学设计思路 |
1.问题探讨：
基本内容：研究我们今天中午的主食，看看有什么不平常的发现
基本策略：通过学生对糖类和脂质认识的基础做切入点，将学生引入新课。
2、细胞中的糖类
基本内容：糖的种类和作用
基本策略：根据糖类的化学元素组成介绍糖类的分类，调动学生已有的知识库存，启发学生思考，让学生感受糖类对于生命的重要，
3、细胞中的脂质
基本内容：脂质的种类和作用
基本策略： 尽量联系学生自身的身体健康，如可以根据围绕在脏器周围的脂肪对人体的利弊来讨论，让学生认识脂肪对于细胞和生物体的作用和脂肪过多造成的
4、生物大分子以碳链为骨架：
基本内容：没有碳就没有生命
基本策略：从碳的化合价入手 |
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教学过程 |
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创始情景 |
我们平时膳食中的主食都有什么？它们含的热量一样多吗？当你大量消耗了体力时，你认为什么食物可以快速的帮你补充能量？说说理有？
学生活动：针对以上问题，分组讨论 |
用这些问题引发学生思考，作为情境引入，也能调动学生学习新课的积极性。 |
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细胞中的糖类 |
教师活动：引导学生思考 ,带问题看书
学生活动：阅读关于细胞中糖类的课文，思考
1、你所知道的糖有哪些？
2、这些糖的共同特点是什么？
3、是不是所有的糖都是甜的？什么样的糖甜？
4、它们对于细胞和生物体有什么生理作用？
教师说明：引导学生从自己感知的糖类出发，分析糖类的分类，再引导学生分析糖类的共同特点过程中分析糖类的元素组成和生理作用，教师再结合特定的事例（见总结）帮助学生分析理解糖类的特殊的生理作用。最后归纳总结如下：
1、组成元素：C、H、O
2、分类（根据水解情况分类）
（1）单糖：不能水解，五碳糖、六碳糖
葡萄糖：光合作用的产物
功能：细胞重要的能源物质
半乳糖：乳汁中
（2）二糖：水解后产生两个单糖（脱１水）
植物二糖：蔗糖（葡＋果）、麦芽糖（２葡）
动物二糖：乳糖（葡＋半乳）
（3）多糖：水解后产生多个单糖（脱ｎ－１水）
植物多糖：淀粉、纤维素
动物多糖：糖原（肝糖原、肌糖原）
3、生理作用
（1）核糖、脱氧核糖是核酸的重要组成分
（2）生物体生命活动的主要能源物质
（3）糖类与生物体的结构有关
学生活动：填写下表
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启发学生思考他们所熟悉的糖类等问题，让学生感受糖类对于生命的重要 |
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细胞中的脂质 |
教师设疑：你见过肉类中的肥肉呢？
学生讨论：在初中生物学中对脂肪已经有所接触，请同学讨论脂肪都具有什么功能？
教师讲述：脂类都含有C、H、O三种元素，有的脂类物质（如一种叫卵磷脂的）还含有N和P。脂类包括脂肪、类脂和固醇等。
学生活动：思考和讨论
１、人和动物体内，脂肪主要分布在哪里？
２、脂肪对细胞和生物体有哪些作用？
３、 关于脂肪你有什么问题要和大家讨论？
教师讲述：通过实例使学生认识几种常见固醇类物质在代谢、生殖、生命活动中的作用 |
根据学生已有的生活经验展开。解脂质对于生物体和细胞的重要作用，尽量联系学生自身的身体健康
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生物大分子以碳链为骨架 |
生物大分子——糖类、脂肪、蛋白质、核酸
基本单位——单糖、脂肪酸和甘油、氨基酸、核苷酸（单体）
生物大分子形成——有基本单位连接成多聚体 |
通过几种糖类分子结构式的介绍让学生体会糖类分子结构中的碳链骨架，帮助学生建立碳是生物体的基本元素的概念。 |
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课堂
小结 |
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板书
设计 |
第四节 细胞中的糖类和脂质
一 糖类
1．组成元素:Ｃ、Ｈ、Ｏ
五碳糖： 核糖、脱氧核糖
单糖 六碳糖：葡萄糖、果糖(C6H12O6)
↓↑ 植：蔗糖、麦芽糖
⒉分类 二糖 动：乳糖
↓↑ 植：淀粉、纤维素
多糖 动：糖元（肝糖元、肌糖元）
3、功能:主要能源物质
二 脂类（共性：不溶于水的一大类有机物）
⒈组成元素:C.H.O（有的还有N,P）
脂肪:储能物质、保温
⒉分类及功能 类脂(主要为磷脂):生物膜的主要成分（含N和P）
固醇(胆固醇、性激素、维生素Ｄ)：维持正常的新陈代谢
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知识详解：
还原糖：葡萄糖、果糖和麦芽糖（含醛基）葡萄糖是果糖的同分异构体，麦芽糖是蔗糖的同分异构体，大那时蔗糖不含醛基，不属于还原糖
遇到银氨溶液 ：银镜反应
遇到斐林试剂：由蓝色到砖红色沉淀
脂肪和糖耗氧比较：脂肪含的Ｃ、Ｈ较多，Ｏ少，所以等量的脂肪彻底氧化，需要氧气量比糖类的多，释放的能量也高，所以脂肪类作物种子要埋的浅点
１ｇ葡萄糖＝１７．１５ｋＪ
１ｇ脂肪＝３８．８７ｋＪ
参考资料
1.糖类概述
糖类广泛地存在于生物界，特别是植物界。按干重计，糖类占植物体的85%～90%，占细菌的10%～30%，在动物体所占比例小于2%。动物体内糖类的含量虽然不多，但其生命活动所需要能量主要来源于糖类。糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。地球生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物构成的。地球上糖类的根本来源是绿色植物进行的光合作用。
大多数糖类只由碳、氢、氧三种元素组成，其实验式为(CH2O)n或Cn(H2O)m。其中氢和氧的原子数比例是2∶1，因此过去曾误认为这类物质是碳（carbon）的水合物（hydrate），但后来发现有些糖类，如脱氧核糖（C5H10O4），它们的分子中H、O之比并非2∶1；而一些非糖物质，如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）和乳酸（C3H6O3）等，它们的分子中H、O之比却都是2∶1，所以大家认为“碳水化合物”这一名称并不恰当。
糖类从化学角度看，是多羟基的醛或多羟基的酮。大家熟悉的葡萄糖和果糖。葡萄糖含6个碳原子、5个羟基和1个醛基，称己醛糖；果糖含6个碳原子、5个羟基和1个酮基，称己酮糖。淀粉和纤维素也属于糖类，它们是由多个葡萄糖分子缩合而成的聚合物。因此，从化学本质给糖类下一个定义应该是：糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物。其作用主要有以下几个方面。
１、 作为生物体的结构成分植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶物质等，这些物质构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的结构多糖。昆虫和甲壳动物的外骨骼也是糖类，称壳多糖。
２、作为生物体内的主要能源物质糖类在生物体内（或细胞内）通过生物氧化释放出能量，供给生命活动的需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖原等。
３、在生物体内转变为其他物质有些糖类是重要的中间代谢产物，糖类通过这些中间产物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。作为细胞识别的信息分子糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖。它们的糖链可能起着信息分子的作用。细胞识别，免疫，代谢调控，受精作用，个体发育，癌变，衰老，器官移植等，都与糖蛋白的糖链有关。
2.糖类的甜度和溶解度
严格地说，甜度不属于糖类的物理性质，它属于一种感觉。甜度通常用蔗糖作为参照物，以它为100，葡萄糖是70，麦芽糖是35，乳糖是16。果糖的甜度几乎是蔗糖的两倍，其他天然糖的甜度都小于蔗糖。
糖精是一类低热量或无热量的非糖增甜剂。糖精是人工合成的，甜度为50 000。糖精问世已有百余年。在糖精之后还合成了多种增甜剂，后来人们发现不少合成增甜剂对哺乳动物有致癌和致畸作用，多数合成增甜剂已被禁用。蛇菊苷和应乐果甜蛋白是非糖天然增甜剂，前者存在于原产南美洲巴拉圭的一种菊科植物，后者存在于原产西非尼日利亚的一种植物。非糖增甜剂可作为糖尿病、心血管病、肥胖症和高血压患者的医疗食品添加剂。
除甘油醛微溶于水外，其他单糖均易溶于水，特别是在热水中溶解度极大。单糖微溶于乙醇，不溶于乙醚、丙酮等非极性有机溶剂。蔗糖的溶解度很大；乳糖的溶解度远比蔗糖小；麦芽糖的溶解度比蔗糖小，比乳糖大。
3.淀粉
淀粉是植物生长期间以淀粉粒形式贮存于细胞中的贮存多糖。它在种子、块茎和块根等器官中含量特别丰富。
当干淀粉悬于水中并加热时，淀粉粒吸水溶胀并发生破裂，淀粉分子进入水中形成半透明的胶悬液，这一过程称凝胶化或糊化。当凝胶化的淀粉液缓慢冷却并长期放置时，淀粉分子会自动聚集并借助分子间的氢键键合形成不溶性微晶束而重新沉淀，这种现象称为退行或老化。食品工业中为防止淀粉老化，可将淀粉食品速冻至零下20 ℃，使食品中的水迅速结晶以阻止淀粉分子聚结而沉淀。
淀粉除作为食物外，主要用做食品和医药等工业用的增甜剂（如水解糖浆）和增稠剂（如糊精）。把天然淀粉进行适当处理，使它的某些物理或化学性质发生改变，以适应特定的需要，这种淀粉称为改型淀粉。实验室中常用的可溶性淀粉就属于这一类，它是普通淀粉在质量分数为7.5%的盐酸中室温下放置7 d形成的。
天然淀粉一般含有两种组分：直链淀粉和支链淀粉。多数淀粉所含的直链淀粉与支链淀粉的比例为（20%～25%）∶（75%～80%）。某些谷物如蜡质玉米和糯米等几乎只含支链淀粉，而皱缩豌豆中直链淀粉含量高达98%。直链淀粉和支链淀粉在物理和化学性质方面有明显差别。纯的直链淀粉仅少量地溶于热水，溶液放置时重新析出淀粉晶体（退行现象）。支链淀粉易溶于水，形成稳定的胶体，静置时溶液不出现沉淀。
淀粉在酸或淀粉酶作用下被逐步降解，生成分子大小不一的中间物，统称为糊精。糊精依分子质量的递减，与碘作用呈现由蓝紫色、紫色、红色至无色。例如，淀粉糊精呈现蓝紫色，红糊精为红褐色，消色糊精无色。
4.糖蛋白
糖蛋白是一类复合糖或一类结合蛋白质。糖蛋白中的糖链很少含多于15个单糖单位的，因此这里讲的糖链也称寡糖链或聚糖链。
许多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。细胞膜中的免疫球蛋白、病毒和激素等的膜受体也常是糖蛋白；消化道上皮细胞分泌的黏液主要成分是糖蛋白；从细胞分泌到胞外体液中的蛋白质也多是糖蛋白，这些糖蛋白包括血液中存在的激素蛋白、血浆蛋白等。作为胞外基质的结构蛋白质，胶原蛋白，也是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的糖链序列是多变的，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。
糖蛋白的糖链参与肽链的折叠和缔合；参与糖蛋白的转运和分泌；还参与分子识别和细胞识别，这可能是它最重要的生物学作用。细胞识别实际上就是细胞表面分子的相互识别。例如，哺乳动物的卵细胞外面有一层透明的糖蛋白外衣，称透明带，由三种糖蛋白组成，糖链能被精子表面上的受体识别，精卵识别引发精子头部释放蛋白酶和透明质酸酶，使透明带水解，精子和卵细胞的细胞膜融合，精子核进入卵细胞内。
5.脂质概述
脂质（lipid，也译为脂类或类脂），是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。脂质的元素组成主要是碳、氢、氧，有的还含有氮、磷、硫。
脂质按化学组成，大体上可分为三大类。
单纯脂质由脂肪酸和甘油形成的酯。包括三酰甘油（或称甘油三酯）和蜡。
复合脂质除了含有脂肪酸和醇外，还有其他非脂成分。磷脂的非脂成分是磷酸和含氮碱（如胆碱、乙醇胺），糖脂的非脂成分是糖类。
衍生脂质由单纯脂质或复合脂质衍生而来或与之关系密切，但也具有脂质的一般性质。
脂质的生物学功能也和它们的化学组成、结构一样，是极其多种多样的。按照脂质的生物学功能，可以把脂质分为三大类。
贮存脂质包括三酰甘油和蜡。在大多数真核细胞中，三酰甘油以微小的油滴形式存在于胞质溶胶中。很多生物中油脂是能量的主要贮存形式，三酰甘油是疏水的，因此有机体不必携带像贮存多糖所携带的结合水。然而人体以糖原形式贮存的能量不够需要。当然葡萄糖和糖原也有优点，易溶于水，能快速提供代谢所需的能量。某些动物贮存在皮下的三酰甘油不仅作为能储，而且作为抗低温的绝缘层。海豹、海象、企鹅和其他的南北极温血动物的身体里都填充着大量的三酰甘油。冬眠动物如熊，在冬眠前积累大量脂肪也用做能储。人和动物的皮下和肠系膜脂肪组织还起防震的填充物作用。
在海洋的浮游生物中，蜡是代谢燃料的主要贮存形式。蜡还有其他功能，这与它排斥水和具有高稠度的性质有关。脊椎动物的某些皮肤腺分泌蜡以保护毛发和皮肤，使之柔韧、润滑并防水。鸟类，特别是水禽，从它们的尾羽腺分泌蜡使羽毛能防水。冬青、杜鹃和许多热带植物的叶覆盖着一层蜡，以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发。
结构脂质各种生物膜的骨架是由磷脂类构成的脂双层，参与脂双层构成的膜脂还有固醇和糖脂。脂双层的表面是亲水的，内部是疏水的。脂双层有屏障作用，使膜两侧的亲水性物质不能自由通过，这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。
活性脂质具有专一的重要生物活性，包括数百种类固醇和萜，如雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素等类固醇激素，以及对人和动物体的正常生长所必需的维生素A、D、E、K，多种光合色素等。
6.三酰甘油
动植物油脂的化学本质是酰基甘油，其中主要是三酰甘油，常温下呈液态的酰基甘油称油（oil），呈固态的称脂（fat）。植物性酰基甘油多为油（可可脂例外），动物性酰基甘油多为脂（鱼油例外）。
纯的三酰甘油是无色、无臭、无味的稠性液体或蜡状固体。天然油脂的颜色来自溶于其中的色素物质（如类胡萝卜素）；气味一般是由非油脂成分引起的。三酰甘油的密度均小于1 g/cm3。三酰甘油不溶于水，略溶于低级醇，易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非极性有机溶剂。
天然油脂长时间暴露在空气中会产生难闻的气味，这种现象称为酸败。酸败的原因主要是油脂的不饱和成分发生自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性醛、酮、酸的复杂混合物。其次是微生物的作用，它们把油脂分解为游离的脂肪酸和甘油，一些低级脂肪酸本身就有臭味，可在新鲜油脂和含油脂食物中加入天然的或合成的抗氧化剂。植物油的抗自动氧化能力比动物油脂强，就是因为存在天然的抗氧化剂。此外，排除氧气（真空、充氮），降低温度（冷藏），消除其他促进自动氧化的因素也能防止和延缓酸败发生。
7.脂质过氧化作用对机体的损伤
脂质过氧化的直接结果是膜不饱和脂肪酸减少，膜脂的流动性降低。过氧化产物还会引起膜蛋白共价交联与聚合，使膜蛋白处于永久性缔合状态，严重限制了膜蛋白在膜平面上的运动，导致膜功能异常。
动脉粥样硬化是一种主要侵害大、中动脉，使血管内壁增厚、变硬、管腔狭窄的疾病。脂质过氧化物与此过程密切相关。
老年斑或老年色素是衰老的重要标志之一。它出现在老年人的皮肤，特别是面部和手的背部，表现为褐色斑块或斑点。老年色素主要由脂褐素和黑色素组成。脂褐素是长期累积在老细胞内的不溶性有色物质，是氧化了的不饱和脂质、蛋白质和其他细胞降解物的聚合物，存在于所有细胞特别是神经元和肌肉细胞，影响RNA代谢，使细胞萎缩和死亡。
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